JP2017199761A - セラミックパッケージ、その製造方法、電子部品及びモジュール - Google Patents

セラミックパッケージ、その製造方法、電子部品及びモジュール Download PDF

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Abstract

【課題】側面に接続部を有するセラミックパッケージの製造中にセラミックグリーンシートが変形することを抑制する。【解決手段】セラミックグリーンシート１００に第１孔１２１及び第２孔１２２を形成する工程と、第１孔及び第２孔の内部に導電性ペーストを塗布する工程と、セラミックグリーンシートを焼成することによって、第１導電部材及び第２導電部材を有するセラミック部材を形成する工程と、第１導電部材及び第２導電部材のそれぞれを分割するようにセラミック部材を分割し、分割によって現れる側面に第１第１接続部及び第２接続部が形成される。第１接続部と第２接続部との距離は、第１接続部が配された側面とセラミックパッケージの底面との両方に平行な方向における第１接続部の長さと、第２接続部が配された側面とセラミックパッケージの底面との両方に平行な方向における第２接続部の長さとの少なくとも一方よりも小さい。【選択図】図１

Description

本発明は、セラミックパッケージ、その製造方法、電子部品及びモジュールに関する。
セラミックパッケージを用いて電子デバイスを搭載するためのパッケージを製造することが行われている。特許文献１には、セラミックパッケージの側面に配された電極を、実装基板に半田接合するための接続部として使用することが記載されている。このようにパッケージの側面の接続部を半田接合することによって、パッケージと実装基板とを強固に結合できる。
特開２０１５−６５２０７号公報
セラミックパッケージの側面に接続部を形成する方法として、セラミックグリーンシートに孔を形成し、この孔を通る導電部材を形成し、孔を通る面でセラミックグリーンシートを分割する方法が考えられる。この方法でセラミックパッケージの側面に幅広な接続部を形成しようとすると、それに応じてセラミックグリーンシートの孔も大きくなり、パッケージの製造中にセラミックグリーンシートが変形しやすくなる。セラミックグリーンシートが変形すると、セラミックグリーンシートが破損したり、セラミックグリーンシートに形成された配線が断線したりする恐れがある。そこで、本発明は、側面に接続部を有するセラミックパッケージの製造中にセラミックグリーンシートが変形することを抑制する技術を提供することを目的とする。
上記課題に鑑みて、本発明の１つの側面では、セラミックパッケージの製造方法であって、セラミックグリーンシートに第１孔及び第２孔を形成する工程と、前記セラミックグリーンシートのうち前記第１孔の内部及び前記第２孔の内部のそれぞれに導電性ペーストを塗布する工程と、前記導電性ペーストが塗布された前記セラミックグリーンシートを焼成することによって、前記第１孔を通る第１導電部材及び前記第２孔を通る第２導電部材を有するセラミック部材を形成する工程と、前記第１導電部材及び第２導電部材のそれぞれを分割するように前記セラミック部材を分割する工程と、を有し、前記セラミック部材の分割によって現れる側面に前記第１導電部材の一部によって第１接続部が形成され、前記セラミック部材の分割によって現れる側面に前記第２導電部材の一部によって第２接続部が形成され、前記第１接続部と前記第２接続部との距離は、前記第１接続部が配された側面と前記セラミックパッケージの底面との両方に平行な方向における前記第１接続部の長さと、前記第２接続部が配された側面と前記セラミックパッケージの底面との両方に平行な方向における前記第２接続部の長さとの少なくとも一方よりも小さいことを特徴とする製造方法が提供される。
上記手段により、側面に接続部を有するセラミックパッケージの製造中にセラミックグリーンシートが変形することを抑制する技術が提供される。
一部の実施形態のセラミックパッケージの製造方法を説明する図。 一部の実施形態のセラミックパッケージの製造方法を説明する図。 一部の実施形態のセラミックパッケージの製造方法を説明する図。 一部の実施形態のセラミックパッケージの製造方法を説明する図。 一部の実施形態のセラミックパッケージ及び電子部品を説明する図。 一部の実施形態のモジュールを説明する図。 比較例のセラミックパッケージの製造方法を説明する図。 一部の実施形態のセラミックパッケージの製造方法を説明する図。 一部の実施形態のセラミックパッケージの製造方法を説明する図。 一部の実施形態のセラミックパッケージの製造方法を説明する図。 一部の実施形態のセラミックパッケージを説明する図。
添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。
＜第１実施形態＞
図１〜図４を参照して、第１実施形態に係るセラミックパッケージの製造方法について説明する。セラミックパッケージは半導体チップなどの電子デバイスを搭載するために用いられる。後述するように、以下の方法で製造されるセラミックパッケージは、側面に複数の接続部を有する。これらの接続部は、セラミックパッケージを実装基板に半田接合するために用いられる。
まず、図１（ａ）に示されるセラミックグリーンシート１００を複数準備する。セラミックグリーンシート１００は、例えばセラミック材料の粉末をバインダーに混ぜ込み、このバインダーをシート状に成型することによって形成される。セラミック材料として、炭化珪素、窒化アルミニウム、サファイア、アルミナ、窒化珪素、サーメット、イットリア、ムライト、フォルステライト、コージライト、ジルコニア、ステアタイト等を用いてもよい。
続いて、複数枚のセラミックグリーンシート１００をそれぞれ加工することによって、図１（ｂ）〜図１（ｄ）にそれぞれ示されるセラミックグリーンシート１１０、１２０、１３０を必要な枚数形成する。セラミックグリーンシート１１０は、セラミックグリーンシート１００に孔１１１を開けることによって形成される。孔１１１は、例えば金型を使用したパンチングによって形成される。孔１１１は矩形状であり、セラミックグリーンシート１１０を貫通している。図１（ｂ）ではセラミックグリーンシート１１０が孔１１１を４つ有する。後述するように、孔１１１は、パッケージが電子デバイスを収容するためのキャビティの一部を構成する。そのため、セラミックグリーンシート１１０は、セラミックグリーンシート１１０を用いて製造されるセラミックパッケージの個数に応じた数の孔１１１を有する。孔１１１を複数有する場合に、これらがすべて同一の形状・サイズであってもよいし、異なる形状・サイズであってもよい。
セラミックグリーンシート１２０は、セラミックグリーンシート１００に孔１２１及び孔１２２を開けることによって形成される。孔１２１、１２２は、例えば金型を使用したパンチングによって形成される。孔１２１は、セラミックグリーンシート１１０とセラミックグリーンシート１２０とを互いに重ねた場合に、孔１１１と完全に又は部分的に重なる位置にある。孔１２１は、孔１１１と同一の形状・サイズであってもよいし、異なる形状・サイズであってもよい。孔１２１は、後述するように、パッケージが電子デバイスを収容するためのキャビティの一部を構成する。
孔１２２は、後述するように、セラミックパッケージの側面に接続部を形成するために用いられる。図１（ｃ）では、孔１２２の１つのみに参照符号を付しているが、セラミックグリーンシート１２０の孔のうち４つの孔１２１以外の孔はすべて孔１２２である。セラミックグリーンシート１２０は、四隅に２個ずつ、中央左右に２個ずつ、中央上下に３個ずつ、中央に３個の合計２１個の孔１２２を有する。孔１２２は細長い形状であり、セラミックグリーンシート１２０を貫通している。細長い形状とは、例えば長さが幅の３倍以上である形状である。これに代えて、孔１２２は、その他の形状、例えば円や正方形であってもよい。
図１（ｅ）、（ｆ）を参照して、孔１２２について詳細に説明する。図１（ｅ）はセラミックグリーンシート１２０の部分１２０ａの拡大図であり、図１（ｆ）はセラミックグリーンシート１２０の部分１２０ｂの拡大図である。図１（ｅ）、（ｆ）では、複数の孔１２２を識別するために、参照符号の後にａ〜ｅを付加する。
図１（ｅ）に示すように、孔１２２ａと孔１２２ｂとは互いに隣接するように配される。このような配置によって、後述するように、孔１２２ａを用いて形成される接続部と孔１２２ｂを用いて形成される接続部とを互いに隣接させることができる。孔１２２ａと孔１２２ｂとは、互いに交差する方向、図１（ｅ）の例では直交する方向に延びている。図１（ｅ）では、孔１２２ａの延長線が孔１２２ｂを通る。これに代えて、孔１２２ａの延長線が孔１２２ｂを通らなくてもよい。孔１２２ａと孔１２２ｂとは、距離ｄ１だけ隔てて配置されている。本明細書において、２つの要素の距離とは、一方の要素内の１点と他方の要素内の１点とを結ぶ線分の最小の長さのことである。
図１（ｆ）に示すように、孔１２２ｅは、孔１２２ｃ及び孔１２２ｄのそれぞれに隣接するように配される。以下では、孔１２２ｅと孔１２２ｃとの関係及び孔１２２ｅと孔１２２ｄとの関係はいずれも、上述の孔１２２ｂと孔１２２ａとの関係と同様である。孔１２２ｅと孔１２２ｃとは、距離ｄ２だけ隔てて配置されている。孔１２２ｅと孔１２２ｄとは、距離ｄ３だけ隔てて配置されている。距離ｄ１〜ｄ３はすべて同じ値であってもよいし、異なる値を含んでもよい。セラミックグリーンシート１２０の破損を抑制するように、セラミックグリーンシート１２０における距離ｄ１〜ｄ３はそれぞれ、セラミックグリーンシート１２０の厚さよりも大きくてもよい。これに代えて、セラミックグリーンシート１２０における距離ｄ１〜ｄ３はセラミックグリーンシート１２０の厚さ以下であってもよい。
セラミックグリーンシート１３０は、セラミックグリーンシート１００に孔１３２を開けることによって形成される。孔１３２は、例えば金型を使用したパンチングによって形成される。孔１３２は、セラミックグリーンシート１２０とセラミックグリーンシート１３０とを互いに重ねた場合に、孔１２２と完全に又は部分的に重なる位置にある。孔１３２は、孔１２２と同一の形状・サイズであってもよいし、異なる形状・サイズであってもよい。
セラミックグリーンシート１００、１１０、１２０、１３０は、相異なるセラミックグリーンシートに形成された配線パターン同士を接続するプラグを形成するためのスルーホール（不図示）をさらに有してもよい。配線パターン及びプラグによって回路配線が形成される。回路配線は、セラミックパッケージに搭載される電子デバイスと、セラミックパッケージの底面端子とを電気的に接続するために用いられる。スルーホールは、上述の孔と同時に金型によるパンチングによって形成されてもよい。スルーホールの直径は例えば０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下である。セラミックグリーンシート１００、１１０、１２０、１３０は、チップコンデンサー、チップ抵抗等の小さな部品を収容するためのキャビティを形成するために用いられる孔をさらに有してもよい。
続いて、図２（ａ）に示すように、セラミックグリーンシート１２０の一方の面の孔１２２の周囲に導電性ペースト２０１を塗布し、乾燥する。図２（ａ）では、１個所の導電性ペーストのみに参照符号を付しているが、導電性ペースト２０１は９か所に塗布される。塗布は、例えばスクリーン印刷によって行われる。導電性ペースト２０１には、セラミックグリーンシートの材料との組み合わせで、後述する焼成の際に、導電性ペースト２０１による配線が断線しにくい材料を用いる。このような導電性ペースト２０１の材料として、例えば、タングステンフィラーをバインダーに混ぜ込んだものがある。これに代えて、導電性ペースト２０１の材料は、銅、銀、金、ニッケル、モリブデン、チタン又はこれらの組み合わせをバインダーに混ぜ込んだものであってもよい。
導電性ペースト２０１をセラミックグリーンシート１２０の一方の面に塗布した後、孔１２２の上には導電性ペースト２０１の一部が残留している。この残留した導電性ペースト２０１をセラミックグリーンシート１２０の反対側の面から孔１２２を通じて吸引する。この吸引によって、残留した導電性ペースト２０１が除去されるとともに、複数の孔１２２のそれぞれの内部に導電性ペースト２０１が塗布される。導電性ペースト２０１を印刷するための印刷版に位置ずれが発生した場合でも孔１２２の内部を導電性ペースト２０１で塗布するために、導電性ペースト２０１の印刷パターンは孔１２２の外周よりも一回り大きいサイズであってもよい。
図２（ｂ）に示すように、セラミックグリーンシート１２０と同様にして、セラミックグリーンシート１３０の一方の面の孔１３２の周囲に導電性ペースト２０２を塗布し、複数の孔１３２のそれぞれの内部に導電性ペースト２０２を塗布する。導電性ペースト２０２の印刷パターンは導電性ペースト２０１の印刷パターンと同じであってもよいし、異なっていてもよい。セラミックグリーンシート１００、１１０、１２０、１３０がプラグを形成するためのスルーホール（不図示）を有する場合に、このスルーホールの内部に導電性ペーストを他の孔の内部と同時に塗布してもよい。さらに、セラミックグリーンシート１００、１１０、１２０、１３０の表面に、配線パターンを形成する。
続いて、図３に示すように、セラミックグリーンシート１００、１１０、１２０、１３０を１枚以上用いてセラミック部材３００を形成する。１枚のセラミックグリーンシートでセラミック部材３００が形成される場合には、孔１２２を有するセラミックグリーンシート１２０又は孔１３２を有するセラミックグリーンシート１３０が用いられる。複数枚のセラミックグリーンシートでセラミック部材３００が形成される場合には、セラミックグリーンシート１２０又はセラミックグリーンシート１３０を１枚以上含む複数枚のセラミックグリーンシートが用いられる。セラミック部材３００を形成するためにセラミックグリーンシート１２０が用いられる場合に、孔１２２の内部に導電性ペースト２０１を塗布した後のセラミックグリーンシート１２０が用いられる。セラミックグリーンシート１３０についても同様である。
図３の例では、４枚のセラミックグリーンシート１１０と、２枚のセラミックグリーンシート１２０と、３枚のセラミックグリーンシート１３０とをこの順番に上から積層することによってセラミック部材３００が形成される。図３の左上の図はセラミック部材３００の平面図であり、図３の左下の図はセラミック部材３００の正面図であり、図３の右側の図はセラミック部材３００の側面図である。正面図のうち２個所は拡大図も合わせて示されている。
図３のように、複数枚のセラミックグリーンシートが積層される場合に、孔１１１と孔１２１とが重なり、孔１２２と孔１３２とが重なるように、複数枚のセラミックグリーンシートが互いに位置合わせされる。位置合わせは、例えば、すべてのセラミックグリーンシートの対応する位置に円形の孔（不図示）を複数設け、それらに金属ピンを差し込むことによって行われる。その後、セラミック部材３００に適度な加重を上から加えることによって、セラミックグリーンシートの間に隙間が出来ないようにする。その後、セラミック部材３００を焼成炉で焼成することによって、複数枚のセラミックグリーンシートが互いに結合されることにより、一体のセラミック部材３００が形成される。また、この焼成によって、導電性ペースト２０１、２０２も焼成され、セラミック部材３００に導電部材が形成される。焼成によって、セラミック部材３００の寸法は１０％〜１５％程度収縮する。それに応じて、焼成後の距離ｄ１〜ｄ３は、焼成前の距離ｄ１〜ｄ３の８５％〜９０％程度の大きさとなる。
セラミック部材３００は、１枚以上のセラミックグリーンシート１１０、１２０の孔１１１、１２１が連結することによって形成されたキャビティ３０１を有する。さらに、セラミック部材３００は、１枚以上のセラミックグリーンシート１２０、１３０の孔１２２、１３２の内部に塗布された導電性ペーストが乾燥することによって形成された導電部材３０２を有する。図３では、複数の導電部材３０２を識別するために、一部の導電部材３０２の参照符号の後にａ〜ｅを付加する。また、一部の導電部材３０２について参照符号の図示を省略する。
導電部材３０２は、セラミックグリーンシート１２０の孔１２２及びセラミックグリーンシート１３０の孔１３２を通る。例えば、導電部材３０２ａ〜３０２ｅは、孔１２２ａ〜１２２ｅをそれぞれ通る。導電部材３０２は、中空構造を有しており、孔１２２、１３２に面するセラミック部材３００の内面を被覆する。セラミック部材３００を構成するセラミックグリーンシートの一部（上側４枚）は、接続部を形成するための孔１２２、１３２を有しない。そのため、図３の例では、導電部材３０２は、セラミック部材３００を貫通していない。これに代えて、導電部材３０２がセラミック部材３００を貫通するように、セラミックグリーンシート１２０、１３０のみを組み合わせてセラミック部材３００を形成してもよい。導電部材３０２はこれが通る孔の内面に密着しているので、互いに隣接する２つの導電部材３０２の距離は、これらが通る２つの孔の距離と等しい。例えば、導電部材３０２ａと導電部材３０２ｂとの距離は、孔１２２ａと孔１２２ｂとの焼成後の距離ｄ１と等しい。
キャビティ３０１の深さは、セラミック部材３００を形成するために用いられるセラミックグリーンシート１１０、１２０の枚数によって調整される。図３のキャビティ３０１は、深さによらず同一の面積を有する。これに代えて、キャビティ３０１の側面に段差を形成してもよい。例えば、キャビティ３０１に半導体チップを収容する場合に、キャビティ３０１の側面の段差にワイヤーボンディングのステッチボンドを施すための電極を並べてもよい。キャビティ３０１の側面の段差は、孔１１１、１２１のサイズが異なる複数種類のセラミックグリーンシート１１０、１２０を用いてセラミック部材３００を形成することによって形成される。
続いて、孔１２２、１３２を通る面３０３でセラミック部材３００を分割することによって、セラミック部材３００からセラミックパッケージ４００を形成する。図３の平面図では面３０３は線として示される。図４は、分割後のセラミック部材３００を示す。図３では、複数の面３０３を識別するために、一部の面３０３の参照符号の後にａ〜ｃを付加する。セラミック部材３００を分割することによって、セラミックパッケージ４００の側面が現れる。図３に示すように、セラミック部材３００は、６つの面３０３で分割される。６つの面３０３は何れも導電部材３０２を通る。しかし、セラミック部材３００は、導電部材３０２を通らない面で分割されてもよい。例えば、セラミックパッケージ４００が一部の側面に接続部を有しない場合に、導電部材３０２を通らない面でセラミック部材３００が分割される。
１つのセラミック部材３００から１つのセラミックパッケージ４００が形成される場合に、セラミック部材３００を分割することによって、セラミックパッケージ４００の周辺にある不要な部分が除去される。１つのセラミック部材３００から複数のセラミックパッケージ４００が形成される場合に、セラミック部材３００を分割することによって、セラミックパッケージ４００同士が分離されるとともに、これらの周辺にある不要な部分が除去される。その後、キャビティ３０１のリークチェックや配線の断線チェック、洗浄等の工程を経てセラミックパッケージ４００が完成する。
セラミック部材３００の分割は例えば以下の方法で行われる。まず、セラミック部材３００を焼成する前に、セラミック部材３００の上面を構成するセラミックグリーンシート及び底面を構成するセラミックグリーンシートのそれぞれに、面３０３に沿ってスナップ（不図示）、すなわちＶ字型の溝を形成する。次に、スナップに沿ってセラミック部材３００を割る。セラミック部材３００を割る前に、導電部材２０３に、ニッケル、金、パラジウム等の金属でメッキ処理を施してもよい。
面３０３は、導電部材３０２を通る。そのため、セラミック部材３００を分割することによって、導電部材３０２も分割される。例えば、面３０３ａでセラミック部材３００を分割することによって、導電部材３０２ａ、３０２ｃ、３０２ｄを含む４つの導電部材３０２が分割される。面３０３ｂでセラミック部材３００を分割することによって、導電部材３０２ｂを含む３つの導電部材３０２が分割される。面３０３ｃでセラミック部材３００を分割することによって、導電部材３０２ｅを含む３つの導電部材３０２が分割される。分割された導電部材３０２の各部分は、セラミック部材３００の分割によって現れるセラミックパッケージ４００の側面に位置し、接続部となる。上述の製造方法では、セラミック部材３００を焼成した後に分割したが、これに代えて、セラミック部材３００を分割した後に、セラミックシートを結合するための焼成を行ってもよい。この場合に、セラミック部材３００を分割する前に、導電性ペーストを乾燥させてもよい。
図５（ａ）を参照して、上述の方法で製造されたセラミックパッケージ４００について説明する。図５（ａ）の左上の図はセラミックパッケージ４００の平面図であり、図５（ａ）の左下の図はセラミックパッケージ４００の正面図である。図５（ａ）の中央上の図はセラミックパッケージ４００の側面図であり、図５（ａ）の右上の図はセラミックパッケージ４００の底面図である。正面図及び側面図はそれぞれ、セラミックパッケージ４００の別個の側面を示す。
セラミックパッケージ４００は、２組の互いに対向する側面からなる４つの側面を有する矩形状である。４つの側面は、互いに隣接する２つの側面４０１ａ、４０１ｂを含む。さらに、セラミックパッケージ４００は、底面４０１ｃを有する。上述のように、セラミックパッケージ４００は、上側に開いたキャビティ３０１を有する。
セラミックパッケージ４００の各側面は、接続部４０２を２個ずつ有する。図５では、複数の接続部４０２を識別するために、一部の接続部４０２の参照符号の後にａ、ｂを付加する。それぞれの接続部４０２は、セラミック部材３００に形成された導電部材３０２を面３０３によって分割することによって得られる複数の部分のうちの１つである。例えば、接続部４０２ａは導電部材３０２ａの一部であり、接続部４０２ｂは導電部材３０２ｂの一部である。ただし、説明のため、図４は、図３のセラミック部材３００を分割することによって得られた左上のパッケージ基板を１８０度回転した状態を示す。接続部４０２ａと接続部４０２ｂとの距離をｄ１´で表す。接続部４０２ａは導電部材３０２ａの一部であり、接続部４０２ｂは導電部材３０２ｂの一部であるので、接続部４０２ａと接続部４０２ｂとの距離をｄ１´は、導電部材３０２ａと導電部材３０２ｂとの距離ｄ１に応じた距離である。
以下では、接続部４０２が配された側面とセラミックパッケージ４００の底面４０１ｃとの両方に平行な方向における接続部４０２の長さを、接続部４０２の幅と呼ぶ。接続部４０２の幅は、接続部４０２が配された側面の長辺方向における接続部４０２の長さということもできる。これに代えて、接続部４０２の幅は、接続部４０２が配された側面と底面４０１ｃとの間の辺に沿った接続部４０２の長さということもできる。また、セラミックパッケージ４００の底面４０１ｃに直交する方向における接続部４０２の長さを、接続部４０２の高さと呼ぶ。接続部４０２の高さは、接続部４０２が配された側面の短辺方向における接続部４０２の長さということもできる。これに代えて、接続部４０２の高さは、接続部４０２が配された側面とこれに隣接する側面との間の辺に沿った接続部４０２の長さということもできる。接続部４０２は、当該接続部４０２の幅が、当該接続部４０２の高さよりも大きな横長の形状を有する。例えば、接続部４０２ａの幅ｗ１は、接続部４０２ａの高さｈ１よりも大きい。同様に、接続部４０２ｂの幅ｗ２は、接続部４０２ａの高さｈ２よりも大きい。
互いに隣接する２つの接続部４０２の距離は、これらの接続部４０２の少なくとも一方の幅よりも小さい。例えば、接続部４０２ａと接続部４０２ｂとの距離ｄ１´は、接続部４０２ａの幅ｗ１と、接続部４０２ｂの幅ｗ２との少なくとも一方よりも小さい。さらに、互いに隣接する２つの接続部４０２の距離は、これらの接続部４０２の両方の幅よりも小さくてもよい。また、互いに隣接する２つの接続部４０２の距離は、焼成後のセラミック部材３００の厚さ、すなわちセラミックパッケージ４００の厚さｔよりも小さくてもよい。さらに、互いに隣接する２つの接続部４０２の距離は、これらの２つの接続部の高さのそれぞれよりも小さくてもよい。
セラミックパッケージ４００は、底面４０１ｃに、半田接合用の接続部４０３をさらに有してもよい。接続部４０３が実装基板に半田接合されることによって、セラミックパッケージ４００と実装基板との結合強度がさらに高まる。接続部４０３は、信号端子、接地端子又は電源端子として機能するようにセラミックパッケージ４００の配線に電気的に接続されてもよい。さらに、セラミックパッケージ４００は、底面４０１ｃに複数の端子（不図示）を有してもよい。底面４０１ｃの端子は、円形の端子が格子点に配されたランドグリッドアレイを構成してもよいし、底面４０１ｃの４辺に沿って複数の端子が並んだリードレス・チップ・キャリアを構成してもよい。底面４０１ｃの端子は、プロービング用の端子でもよいし、半田接合用途を兼ねていてもよい。
図５（ｂ）を参照して、上述のセラミックパッケージ４００を用いた電子部品５００について説明する。図５（ｂ）の左上の図は電子部品５００の平面図であり、図５（ｂ）の左下の図は電子部品５００の正面図であり、図５（ｂ）の中央上の図は電子部品５００の側面図であり、図５（ｂ）の右上の図は電子部品５００の底面図である。電子部品５００は、セラミックパッケージ４００と、カバー５０１と、電子デバイス５０２とを備える。
電子デバイス５０２は、セラミックパッケージ４００に搭載されている。図５（ｂ）の例で、電子デバイス５０２は、セラミックパッケージ４００のキャビティ３０１に収容されている。カバー５０１は、電子デバイス５０２をキャビティ３０１内に封止するように、セラミックパッケージ４００の上面に結合されている。電子デバイス５０２が撮像装置である場合に、カバー５０１は透明な材料で形成される。セラミックパッケージ４００の接続部４０２、４０３は、電子部品５００の接続部としてそのまま利用される。
図６（ａ）を参照して、電子部品５００が搭載される実装基板６００について説明する。図６（ａ）は、実装基板６００のうち、電子部品５００に対向する側の面を示す。実装基板６００は、例えば両面基板やビルドアップ基板などのプリント配線基板である。実装基板６００は、ガラス繊維、エポキシ樹脂、ＢＴレジンなどからなるプリプレグと、銅箔などからなる配線パターンとを備える。実装基板６００は、接続部６０１を有する。接続部６０１は、実装基板６００に搭載された電子部品５００の接続部４０２、４０３に半田接合される。
図６（ｂ）を参照して、電子部品５００が実装基板６００に搭載されることによって形成されるモジュール６１０について説明する。図ｂ（ｂ）の左上の図はモジュール６１０の平面図であり、図ｂ（ｂ）の左下の図はモジュール６１０の正面図であり、図ｂ（ｂ）の右上の図はモジュール６１０の側面図である。モジュール６１０では、実装基板６００の接続部６０１と、電子部品５００の接続部４０２、４０３とが半田６１１によって接合されている。半田６１１は電子部品５００の側面の接続部４０２に濡れ広がっており、半田６１１の表面はメニスカスを形成する。この半田６１１によって、電子部品５００と実装基板６００とは強固に結合される。実装基板６００には、電子部品５００の他に、表面実装用のコンデンサや抵抗、電気部品（いずれも不図示）などが搭載されている。
実装基板６００の線膨張係数は、概ねセラミックパッケージ４００の線膨張係数よりも大きい。この線膨張係数の相違に起因して、例えばモジュール６１０の温度変化により、電子部品５００と実装基板６００との接合部に大きな応力が加わる。応力は、電子部品５００の４つの角の付近で最大となる。そこで、図６（ｂ）に示すように、電子部品５００の４つの角の付近に半田６１１を配することによって、電子部品５００の底面の端子と実装基板６００との結合に加わる応力を低減できる。電子部品５００の角の付近で互いに隣接する２つの接続部４０２の距離が短いと、それに応じて電子部品５００の角と接続部４０２との距離も短くなる。
＜比較例＞
続いて、図７を参照して、比較例のセラミックパッケージについて説明する。比較例のセラミックパッケージは、セラミックグリーンシート１２０の代わりに図７（ａ）のセラミックグリーンシート７２０を用い、セラミックグリーンシート１３０の代わりに図７（ｂ）のセラミックグリーンシート７３０を用いて形成される。図７（ｃ）はセラミックグリーンシート７２０の部分７２０ａの拡大図であり、図７（ｄ）はセラミックグリーンシート７２０の部分７２０ｂの拡大図である。セラミックグリーンシート７２０は、孔１２２の代わりに孔７２２を有する点でセラミックグリーンシート１２０と異なる。セラミックグリーンシート７３０は、孔１３２の代わりに孔７３２を有する点でセラミックグリーンシート１３０と異なる。このように、第１実施形態では、セラミックパッケージ４００の１つの角の付近に互いに隣接した２つの孔１２２が形成されているのに対して、比較例では、セラミックパッケージの１つの角の付近に１つの孔７２２が形成されている。そのため、比較例において第１実施形態と同程度のサイズの接続部を形成しようとすると、それに応じて１つの孔７２２のサイズが大きくなる。そのため、セラミックグリーンシート７２０では、孔７２２の付近の遊びが大きいので、セラミックグリーンシート１２０よりも変形しやすい。それに応じて、セラミックグリーンシート７２０が破損したり、セラミックグリーンシート７２０に形成された配線が断線したりする恐れがある。セラミックグリーンシート７３０についても同様である。一方、第１実施形態では、接続部４０２を形成するための孔１２２の大きさの増大を抑制し、それによってセラミックグリーンシートの変形を抑制しつつ、電子部品５００と実装基板６００との結合強度を向上できる。
上述の例では、互いに隣接する２つの孔１２２が交差する方向に延びるが、セラミックグリーンシート１２０は、互いに隣接し、同じ方向（例えば、同一直線上）に延びる２つの孔１２２を有してもよい。これらの孔１２２を用いて接続部を形成することによって、互いに隣接した２つの接続部をセラミックパッケージ４００の同一の側面に形成できる。この２つの接続部の距離も上述の距離ｄ１´と同じ条件を満たしてもよい。
続いて、第１実施形態の実施例の実験結果について説明する。実施例のセラミックパッケージ４００は以下の条件で製造した。まず、焼成後のセラミックグリーンシート１００のサイズを１１．６ｍｍ×１３．６ｍｍとし、厚さを０．２５ｍｍとした。上述のように、９枚のセラミックグリーンシートを積層してセラミック部材３００を形成することによって、厚さｔが２．２５ｍｍのセラミックパッケージ４００を形成した。互いに隣接する２つの孔１２２の焼成後の距離ｄ１〜ｄ３は何れも０．５ｍｍとした。これに応じて、互いに隣接する２つの接続部４０２の距離も０．５ｍｍとなった。接続部４０２ａの幅ｗ１、高さｈ１をそれぞれ２．４ｍｍ、１．２５ｍｍとした。接続部４０２ｂの幅ｗ２、高さｈ２をそれぞれ２．９ｍｍ、１．２５ｍｍとした。この条件で製造したセラミックパッケージ４００は、比較例で示した構造を有し、同様の条件で製造したセラミックパッケージよりも、セラミックグリーンシートの変形に起因する不良の発生が抑制された。また、この条件で製造したセラミックパッケージ４００を搭載したモジュールの半田６１１の摩耗故障の寿命予測を実施したところ所望の寿命が得られた。
＜第２実施形態＞
図８を参照して、第２実施形態に係るセラミックパッケージの製造方法について説明する。第２実施形態のセラミックパッケージの製造方法では、セラミックグリーンシート１２０の代わりに図８（ａ）のセラミックグリーンシート８２０が用いられ、セラミックグリーンシート１３０の代わりに図８（ｂ）のセラミックグリーンシート８３０が用いられる。図８（ｃ）はセラミックグリーンシート８２０の部分８２０ａの拡大図であり、図８（ｄ）はセラミックグリーンシート８２０の部分８２０ｂの拡大図である。
第２実施形態では、セラミックグリーンシート８２０の互いに隣接する２つの孔１２２の距離が、第１実施形態の場合に比べて大きい。その結果、互いに隣接する２つの接続部４０２ａ、４０２ｂの距離は、例えば、接続部４０２ａの高さｈ１と接続部４０２ｂの高さｈ２とのそれぞれよりも大きく、接続部４０２ａの幅ｗ１と接続部４０２ｂの幅ｗ２との少なくとも一方よりも小さい。
続いて、第２実施形態の実施例の実験結果について説明する。実施例のセラミックパッケージは以下の条件で製造した。まず、焼成後のセラミックグリーンシート１００のサイズを１１．６ｍｍ×１３．６ｍｍとし、厚さを０．２５ｍｍとした。上述のように、９枚のセラミックグリーンシートを積層してセラミック部材３００を形成することによって、厚さｔが２．２５ｍｍのセラミックパッケージ４００を形成した。互いに隣接する２つの孔１２２の焼成後の距離ｄ１〜ｄ３は何れも１．５ｍｍとした。これに応じて、互いに隣接する２つの接続部４０２の距離も１．５ｍｍとなった。接続部４０２ａの幅ｗ１、高さｈ１をそれぞれ２．４ｍｍ、１．２５ｍｍとした。接続部４０２ｂの幅ｗ２、高さｈ２をそれぞれ２．９ｍｍ、１．２５ｍｍとした。この条件で製造したセラミックパッケージは、比較例で示した構造を有し、同様の条件で製造したセラミックパッケージよりも、セラミックグリーンシートの変形に起因する不良の発生が抑制された。また、この条件で製造したセラミックパッケージを搭載したモジュールの半田６１１の摩耗故障の寿命予測を実施したところ所望の寿命が得られた。
第２実施形態のモジュールの半田６１１の摩耗故障の寿命予測は、第１実施形態のモジュールの半田６１１のものよりも短い傾向があった。これは、接続部４０２ａがセラミックパッケージ４００の角から遠くなったことが原因だと考えられる。したがって、互いに隣接する２つの接続部４０２の距離が短いほど、セラミックパッケージ４００と実装基板６００との結合強度が高くなるといえる。
＜第３実施形態＞
図９〜１１を参照して、第３実施形態に係るセラミックパッケージの製造方法について説明する。以下では主に第１実施形態との相違点について説明する。第３実施形態で説明を省略する内容は、第１実施形態と同様であってもよい。第３実施形態のセラミックパッケージの製造方法では、セラミックグリーンシート１２０の代わりに図９（ａ）のセラミックグリーンシート９２０が用いられ、セラミックグリーンシート１３０の代わりに図９（ｂ）のセラミックグリーンシート９３０が用いられる。図９（ｃ）はセラミックグリーンシート９２０の部分９２０ａの拡大図であり、図９（ｄ）はセラミックグリーンシート９２０の部分８２０ｂの拡大図である。セラミックグリーンシート９２０は、孔１２２の代わりに孔９２２を有する点でセラミックグリーンシート１２０と異なる。セラミックグリーンシート９３０は、孔１３２の代わりに孔９３２を有する点でセラミックグリーンシート１３０と異なる。
孔９２２は、孔１２２と同様に、セラミックパッケージの側面に接続部を形成するために用いられる。図９（ａ）では、孔９２２の１つのみに参照符号を付しているが、セラミックグリーンシート９２０の孔のうち４つの孔１２１以外の孔はすべて孔９２２である。図９（ｃ）、（ｄ）を参照して、孔９２２について詳細に説明する。図９（ｃ）、（ｄ）では、複数の孔９２２を識別するために、参照符号の後にａ〜ｇを付加する。
図９（ｃ）に示すように、孔９２２ｂは、孔９２２ａ及び孔９２２ｄのそれぞれに隣接するように配される。このような配置によって、孔９２２ａを用いて形成される接続部と孔９２２ｂを用いて形成される接続部とを互いに隣接させることができる。孔９２２ａと孔９２２ｂとは、距離ｄ４だけ隔てて配置されている。孔９２２ｂと孔９２２ｃとの関係は、孔９２２ｂと孔９２２ａとの関係と同様である。
図９（ｄ）に示すように、孔９２２ｇは、孔９２２ｄ、孔９２２ｅ及び孔９２２ｆのそれぞれに隣接するように配される。孔９２２ｇと、これに隣接する孔との関係は、孔９２２ｂと孔９２２ａとの関係と同様である。孔９２２ｇと孔９２２ｄとは、距離ｄ２だけ隔てて配置されている。距離ｄ４、ｄ５は同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。セラミックグリーンシート９２０の破損を抑制するように、距離ｄ４、ｄ５はそれぞれ、セラミックグリーンシート９２０の厚さよりも大きくてもよい。これに代えて、距離ｄ４、ｄ５はセラミックグリーンシート１２０の厚さ以下であってもよい。
続いて、図１０に示すように、第１実施形態と同様にして、セラミックグリーンシート１００、１１０、９２０、９３０を１枚以上用いてセラミック部材１０００を形成する。図１０の例では、４枚のセラミックグリーンシート１１０と、２枚のセラミックグリーンシート９２０と、３枚のセラミックグリーンシート９３０とをこの順番に上から積層することによってセラミック部材１０００が形成される。図１０の左上の図はセラミック部材１０００の平面図であり、図１０の左下の図はセラミック部材１０００の正面図であり、図１０の右側の図はセラミック部材１０００の側面図である。
セラミック部材１０００は、１枚以上のセラミックグリーンシート９２０、９３０の孔９２２、９３２の内部に塗布された導電性ペーストが乾燥することによって形成された導電部材１００２を有する。図１０では、複数の導電部材１００２を識別するために、一部の導電部材１００２の参照符号の後にａ、ｂを付加する。また、一部の導電部材１００２について参照符号の図示を省略する。
導電部材１００２は、セラミックグリーンシート９２０の孔９２２及びセラミックグリーンシート９３０の孔９３２を通る。例えば、導電部材１００２ａ、１００２ｂは、孔９２２ａ、９２２ｂをそれぞれ通る。導電部材１００２は、中空構造を有しており、孔９２２、９３２に面するセラミック部材１０００の内面を被覆する。導電部材１００２はこれが通る孔の内面に密着しているので、互いに隣接する２つの導電部材１００２の距離は、これらが通る２つの孔の距離と等しい。例えば、導電部材１００２ａと導電部材１００２ｂとの距離は、孔９２２ａと孔９２２ｂとの焼成後の距離ｄ４と等しい。
続いて、導電部材１００２を通る面１００３でセラミック部材１０００を分割することによって、セラミック部材１０００からセラミックパッケージ１１００（図１１）を形成する。図１０の平面図では面１００３は線として示される。図１０では、複数の面１００３を識別するために、一部の面１００３の参照符号の後にａ、ｂを付加する。図１０に示すように、セラミック部材１０００は、６つの面１００３で分割される。６つの面１００３は何れも孔９２２、９３２を通る。そのため、セラミック部材１０００を分割することによって、導電部材９０２も分割される。例えば、面１００３ａでセラミック部材１０００を分割することによって、導電部材１００２ａ、１００２ｂを含む７つの導電部材１００２が分割される。面１００３ｂでセラミック部材１０００を分割することによって、導電部材１００２ｂを含む３つの導電部材１００２が分割される。導電部材１００２ｂは面１００３ｂによっても分割される。分割された導電部材１００２の各部分は、セラミックパッケージ１１００の側面に位置し、接続部となる。
図１１を参照して、上述の方法で製造されたセラミックパッケージ１１００について説明する。図１１の左上の図はセラミックパッケージ１１００の平面図であり、図１１の左下の図はセラミックパッケージ１１００の正面図である。図１１の中央上の図はセラミックパッケージ１１００の側面図であり、図１１の右上の図はセラミックパッケージ１１００の底面図である。正面図及び側面図はそれぞれ、セラミックパッケージ１１００の別個の側面を示す。
セラミックパッケージ１１００は、２組の互いに対向する側面からなる４つの側面を有する矩形状である。４つの側面は、互いに隣接する２つの側面１１０１ａ、１１０１ｂを含む。さらに、セラミックパッケージ１１００は、底面１１０１ｃと、角にある面１１１０ｄとを有する。面１１１０ｄは、２つの側面１１０１ａ、１１０１ｂのそれぞれに交差する。このように、セラミックパッケージ１１００の角の一部は面取りされている。
セラミックパッケージ１１００の各側面は、接続部１１０２を２個ずつ有し、セラミックパッケージ１１００の角にある面は、接続部１１０２を１個ずつ有する。図１１では、複数の接続部１１０２を識別するために、一部の接続部１１０２の参照符号の後にａ、ｂを付加する。それぞれの接続部１１０２は、セラミック部材１０００に形成された導電部材１００２を面１００３によって分割することによって得られる複数の部分のうちの１つである。例えば、接続部１１０２ａは導電部材１００２ａの一部であり、接続部１１０２ｂは導電部材１００２ｂの一部である。接続部１１０２ａと接続部１１０２ｂとの距離をｄ４´で表す。接続部１１０２ａは導電部材１００２ａの一部であり、接続部１１０２ｂは導電部材１００２ｂの一部であるので、接続部１１０２ａと接続部１１０２ｂとの距離をｄ４´は、導電部材１００２ａと導電部材１００２ｂとの距離ｄ４に応じた距離である。
接続部１１０２の幅及び高さについても接続部４０２の幅及び高さと同様に定義する。接続部１１０２は、当該接続部１１０２の幅が、当該接続部１１０２の高さよりも大きな横長の形状を有する。例えば、接続部１１０２ａの幅ｗ３は、接続部１１０２ａの高さｈ３よりも大きい。同様に、接続部１１０２ｂの幅ｗ４は、接続部１１０２ｂの高さｈ４よりも大きい。
互いに隣接する２つの接続部１１０２の距離は、これらの接続部１１０２の少なくとも一方の幅よりも小さい。例えば、接続部１１０２ａと接続部１１０２ｂとの距離ｄ４´は、接続部１１０２ａの幅ｗ３と、接続部１１０２ｂの幅ｗ４との少なくとも一方よりも小さい。さらに、互いに隣接する２つの接続部１１０２の距離は、これらの接続部１１０２の両方の幅よりも小さくてもよい。また、互いに隣接する２つの接続部１１０２の距離は、焼成後のセラミック部材１０００の厚さ、すなわちセラミックパッケージ１１００の厚さｔよりも小さくてもよい。さらに、互いに隣接する２つの接続部１１０２の距離は、これらの２つの接続部の高さのそれぞれよりも小さくてもよい。
セラミックパッケージ１１００は、底面１１０１ｃに、半田接合用の接続部１１０３をさらに有してもよい。接続部１１０３が実装基板に半田接合されることによって、セラミックパッケージ１１００と実装基板との結合強度がさらに高まる。
続いて、第３実施形態の実施例の実験結果について説明する。実施例のセラミックパッケージは以下の条件で製造した。まず、焼成後のセラミックグリーンシート１００のサイズを１１．６ｍｍ×１３．６ｍｍとし、厚さを０．２５ｍｍとした。上述のように、９枚のセラミックグリーンシートを積層してセラミック部材１０００を形成することによって、厚さｔが２．２５ｍｍのセラミックパッケージ１１００を形成した。互いに隣接する２つの孔９２２の焼成後の距離ｄ４、ｄ５は何れも０．５ｍｍとした。これに応じて、互いに隣接する２つの接続部１１０２の距離も０．５ｍｍとなった。接続部１１０２ａの幅ｗ３、高さｈ３をそれぞれ１．５ｍｍ、１．２５ｍｍとした。接続部１１０２ｂの幅ｗ４、高さｈ４をそれぞれ４．５ｍｍ、１．２５ｍｍとした。この条件で製造したセラミックパッケージは、比較例で示した構造を有し、同様の条件で製造したセラミックパッケージよりも、セラミックグリーンシートの変形に起因する不良の発生が抑制された。また、この条件で製造したセラミックパッケージを搭載したモジュールの半田６１１の摩耗故障の寿命予測を実施したところ所望の寿命が得られた。
第３実施形態のセラミックパッケージ１１００は、その角で面取りされているので、第１実施形態のセラミックパッケージ４００と比較して、対角線方向の長さが短い。そのため、実装基板６００がセラミックパッケージ１１００の中央から遠ざかる方向に沿っている場合の実装基板６００と当該中央との距離は、セラミックパッケージ４００の場合の当該距離よりも短くなる。そのため、実装基板６００が沿った場合に、セラミックパッケージ１１００の方がセラミックパッケージ４００よりも接触不良が起こる可能性が低い。
１００、１１０、１２０、１３０ セラミックグリーンシート、１１１、１２１、１２２、１３２ 孔、３００ セラミック部材、４００ セラミックパッケージ、４０２、４０３ 接続部

Claims (12)

  1. セラミックパッケージの製造方法であって、
    セラミックグリーンシートに第１孔及び第２孔を形成する工程と、
    前記セラミックグリーンシートのうち前記第１孔の内部及び前記第２孔の内部のそれぞれに導電性ペーストを塗布する工程と、
    前記導電性ペーストが塗布された前記セラミックグリーンシートを焼成することによって、前記第１孔を通る第１導電部材及び前記第２孔を通る第２導電部材を有するセラミック部材を形成する工程と、
    前記第１導電部材及び第２導電部材のそれぞれを分割するように前記セラミック部材を分割する工程と、を有し、
    前記セラミック部材の分割によって現れる側面に前記第１導電部材の一部によって第１接続部が形成され、前記セラミック部材の分割によって現れる側面に前記第２導電部材の一部によって第２接続部が形成され、
    前記第１接続部と前記第２接続部との距離は、前記第１接続部が配された側面と前記セラミックパッケージの底面との両方に平行な方向における前記第１接続部の長さと、前記第２接続部が配された側面と前記セラミックパッケージの底面との両方に平行な方向における前記第２接続部の長さとの少なくとも一方よりも小さいことを特徴とする製造方法。
  2. 前記セラミック部材における前記第１孔と前記第２孔との距離は、前記セラミック部材の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
  3. 前記第１接続部と前記第２接続部との距離は、前記セラミックパッケージの底面に直交する方向における前記第１接続部の長さよりも小さく、前記セラミックパッケージの底面に直交する方向における前記第２接続部の長さよりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
  4. 前記セラミックグリーンシートにおける前記第１孔と前記第２孔との距離は、前記セラミックグリーンシートの厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の製造方法。
  5. 前記第１接続部が配された側面と前記セラミックパッケージの底面との両方に平行な方向における前記第１接続部の長さは、前記セラミックパッケージの底面に直交する方向における前記第１接続部の長さよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の製造方法。
  6. 前記セラミックパッケージは、２組の互いに対向する側面からなる４つの側面を有し、前記４つの側面は互いに隣接する第１側面及び第２側面を含み、
    前記第１接続部は前記第１側面に形成され、前記第２接続部は前記第２側面に形成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の製造方法。
  7. 前記セラミックパッケージは、
    ２組の互いに対向する側面からなる４つの側面と、
    前記４つの側面のうち互いに隣接する２つの側面に交差する面と、を有し、
    前記第２接続部は前記面に形成され、前記第１接続部は当該面に交差する側面に形成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の製造方法。
  8. 前記第１接続部と前記第２接続部とは同一の側面に形成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の製造方法。
  9. 前記セラミック部材を形成する工程は、１枚以上の前記セラミックグリーンシートを含む複数枚のセラミックグリーンシートを積層することと、前記積層されたセラミックグリーンシートを焼成によって結合することとを含み、
    前記１枚以上の前記セラミックグリーンシートの前記第１孔の内部に塗布された導電性ペーストによって前記第１導電部材が形成され、前記１枚以上の前記セラミックグリーンシートの前記第２孔の内部に塗布された導電性ペーストによって前記第２導電部材が形成されることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の製造方法。
  10. セラミックパッケージであって、
    前記セラミックパッケージの側面に配された第１接続部と、
    前記セラミックパッケージの側面に配された第２接続部と、
    を備え、
    前記第１接続部と前記第２接続部との距離は、前記第１接続部が配された側面と前記セラミックパッケージの底面との両方に平行な方向における前記第１接続部の長さと、前記第２接続部が配された側面と前記セラミックパッケージの底面との両方に平行な方向における前記第２接続部の長さとの少なくとも一方よりも小さいことを特徴とするセラミックパッケージ。
  11. 請求項１０に記載のセラミックパッケージと、
    前記セラミックパッケージに搭載された電子デバイスと、
    を備えることを特徴とする電子部品。
  12. 請求項１１に記載の電子部品と、
    前記電子部品が搭載された実装基板と、
    を備え、
    前記電子部品における前記セラミックパッケージの前記第１接続部及び前記第２接続部は、前記実装基板に半田接合されていることを特徴とするモジュール。
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